CN101016001A - 通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过预制微点网雕版，再在印刷现场实时进行光刻的直接印刷方法，先预制大小一致，间距一致并赋予“网角”的“着墨孔”构成网雕版辊，然后在网雕版辊上涂覆光敏层，再在印刷现场通过计算机光栅处理程序(RIP)实施实时曝光(阴图法)，完成后立即显影坚膜，接着开始印刷；印刷时采用在“水墨分离”原理基础上，用上墨辊压刮墨的上墨方法和静电转移“墨点”，达到印刷极小“墨点”，“单个不会丢，重叠不会糊”。本发明通过完美印刷出小于0.005mm的“墨点”，实现了直接印刷并进一步可发展到计算机控制下的实时印刷，其印刷精度、速度较现有各种印刷方式有大幅度提高而印刷成本则大幅降低。

Description

通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法

技术领域

本发明属于印刷技术范畴，具体涉及一种通过预制微点网雕版，再在印刷现场实时进行光刻的直接印刷方法。

背景技术

印刷技术可分为制版和印刷两大部分。前者涉及计算机数据处理算法、信息编码技术和图形技术以及激光烧蚀、化学处理、电镀等技术领域。而印刷主要涉及光、机、电一体化加工技术，具体而言，实现直接印刷，就是将制版和印刷合而为一。

虽然有一种说法称印刷技术是集现代科技之大成，但实际上印刷的基本方式仍旧是平(以胶印为代表)、凹(有照相、雕版两主要形式)、凸(以柔版为代表)、网(以丝网印为代表)四大类为主。近年来，喷射打印技术和静电复制技术虽然大为发展，但由于这类技术对打印介质要求高，印制一致性差、批量印制难度大等固有弱点，目前已显现出继续发展后劲不足，印制成本居高不下等难以克服的问题，实践已给这类印刷方式做了结论，即它们不可能作为一种新的印刷方式代替传统的印刷方式。

现代印刷技术发展至今已超过一百年了，但依然是平、凹、凸、网齐头并进，并没有哪种技术能够超过其它技术而独领风骚，这是因为每种印刷方式都有其独有的特点，也都有着自己的不足。目前所有的印刷技术，就实质而言，都是印点而已。这种点落实在纸等被印物(称为印刷介质)上，体现的就是“墨点”，而形成“墨点”的方法则随印刷技术的不同而不同。但无论何种“墨点”，都具有以下要素：一是大小，通常以“墨点”直径(或内接圆直径)为计量，单位为微米(μm)；二是转移墨量的多少，通常以容积来表示，单位为微微升(pl)(1pl＝1×10^-121＝1×10^-12mm³)；三是“墨点”的变形，“墨点”变形主要指“墨点”投影形状的变化，但“墨点”变形随参照标准的不同，有两种表示方法，一种是以印在介质上的实际“墨点”与理论计算出的标准墨点相比较而产生的区别，另一种是以形成墨点的储墨孔、坑、柱、凸起等与印在实际介质上的墨点相比较，这种比较方法“墨点”变形总是扩大的。

在照相凹印中，是由着墨孔形成“墨点”的。一般而言，凹印着墨孔是通过腐蚀或击打形成的凹坑，从理论上说，凹印着墨孔可以做到10μm大小，深4～5μm，再小由于镀铬和刮墨的原因，不可能实现墨的转移，形不成“墨点”，也就没有实际意义了。实际使用中的照相凹印着墨孔，大多是内接圆在15μm以上的菱锥形，其锥台夹角在70°以下。在各种印刷方式中，凹印转移墨量是最大的，“墨点”扩大是最小的，视转移墨量多少和干燥情况好坏，扩大最小可在10％上下。对照相凹印来说，颜色鲜艳，层次丰富，印刷一致性好适于批量印刷是其优点，但其低密度网点易丧失层次，易发生色块，制版工艺复杂费时并且昂贵是其缺点，照相凹印较适合于长版印刷，特别是以塑料薄膜为印刷介质的软包装印刷。

对于平印中最主要的胶印来说，其“着墨部分”是PS版上亲脂部分，由于受到“亲水部分”排斥，在张力作用下，“墨点”像一颗围棋子。由于实际中“水墨分离”作用因素的复杂、多变和流变性，虽然其最小墨点可以做到7μm左右大小，但是丢得多，而偶然印上的一、两点，也变形严重，所以趋于稳定的“墨点”，一般要超过15μm，和凹印差不多。当然，平版胶印在各种印刷方式中转移墨量最小，也最容易丢点和糊版。对胶印来说，印刷精度高，制版便捷是它的优点，但高密度网点的糊版和低密度的丢点而丧失层次，“水墨分离”带来的颜色饱和度不够是它的缺点，胶印多用于纸张印刷，在中国，目前是最主要的印刷方式。

凸版印刷目前最常见的是柔版印刷方式，柔印是通过拓印的方法以圆锥台的顶部作为“着墨部分”把墨拓印到纸张等印刷介质上的。柔印的“墨点”特点是“能小不能大”，只要圆锥的尖部够得着印刷介质，就能把墨印上，形成“墨点”。但墨点一大，着墨部分包络的墨，在凹下处存留的墨，就会将所印的“墨点”形成“脏点”，柔版印刷是“墨点”变形最大的印刷方式，其扩大量往往超过50％。对于柔版印，操作简便快捷，对比分明，线条清晰是它的优点，但网点变形，精度不高是其缺点，由于其制版和印刷便捷，目前在国外正向着主流印刷方式发展，有可能替代“照相凹印”和“胶印”。

网印以各类丝网印刷为主，其“墨点”形状为倒圆角的不规则四边形，大小等同于网孔的大小。网印墨层可以做得很厚，转移墨量较其他印刷方式为大，但网印的墨点最大，曾有报道说，有网印使用1000目的网，则其墨点大小可以做到25.4μm，仍较其他印刷方式粗糙，而常用的是300目左右。丝网印方便、价廉、快捷而适应各种印刷介质，可在多种形状上印刷，可单件起印，这是它的优点，其一个“墨点”，就是一个网孔，一致性也好，但其精度实在太低，故网印不列入精密印刷行列之内，只能做简单和要求较低的印刷工作。

现代电子印刷形成“墨点”的方法多种多样，喷墨方法大都采用热泡法，这一技术是通过加热使油墨形成热泡，在气流的作用下喷向印刷介质；静电转移主要是通过有光敏作用的金属为载体，在光照下产生静电，带动负胶的颜料转移至被印介质上完成印刷的。目前的电子直接印刷技术不能代替印刷的主要原因在于价钱昂贵、对印刷介质要求高、生产速度慢等方面。

印刷技术当前达到的水平大致为：精度在200线左右，重复误差在±0.05mm水平，颜色灰阶在每英寸100至200阶上下。根据公式(DPI+LPI)²＝(GrayScale±1)²：求得当前印刷体现的最小点直径为0.011mm。在这样的水平下，可以完美体现0.016mm的线条和显现每平方英寸720,000左右像素。

而现代印刷起码应该能够达到准确体现一张标准数码照片所体现的分辨率和颜色显现水平。已知中高档数码相机其中心分辨率为每毫米36线，可算得达到这一水平要求印刷体现的最小点直径为0.005mm，满足其颜色体现水平要求到达的起码像素为每平方英寸3,186,688个(35mm全光圈数字电影标准)。

显然，现代印刷技术目前水平是达不到数码相机的分辩率水平和颜色显现要求的，之所以如此，是因为无论是胶印、凹印还是凸印，都不能通过印刷，而在印刷介质上印出一个直径0.005mm的“墨点”。依据目前的印刷技术理论和实践，完美地体现如此大小的墨点，也是不可能的。这就是印刷毕竟是印刷，印刷不可能达到照相水平，不可能体现人眼观察到的颜色水平，不可能准确体现自然界中的真实色彩结论的由来。

发明内容

本发明的目的就是解决现有印刷技术所存在的上述问题，突破印刷技术继续向前发展的瓶颈，通过印刷，完美实现印出小于0.005mm的“墨点”，起码达到体现数码相机的水平。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种通过预制微点网雕版，再在印刷现场实时进行光刻的直接印刷方法，先预制大小一致，间距一致并赋予“网角”的“着墨孔”构成网雕版辊，然后在网雕版辊上涂覆光敏层，再在印刷现场通过计算机光栅处理程序(RIP)实施实时曝光(阴图法)，完成后立即显影坚膜，接着开始印刷；印刷时采用在“水墨分离”原理基础上，用上墨辊压刮墨的上墨方法和静电转移“墨点”，达到印刷极小“墨点”，“单个不会丢，重叠不会糊”的直接印刷方法。

预制微点网雕版，核心是预制网雕版上的“着墨孔”。“着墨孔”就是印刷所要体现的最小墨点，它由三个部分组成：分别是具有亲脂疏水特性的“半球孔”、通沟和具有亲水疏脂特性的“分墨柱”，其预制“着墨孔”构成网雕版辊的具体步骤为：

(1)首先选取结构用无缝钢管，经过精加工后在其表面镀上一层厚度为1mm左右的铜层，再磨、抛后达到镜面光洁，达到全轴同轴度≤0.002mm，圆跳动≤0.005mm的标准；

(2)在镀有铜层的无缝钢管表面印制内容区域，使用电雕机电雕“半球孔”，电雕时选用菱形针，雕刻密度为5,080DPI，网角选取通用网角，控制其击打力度为刚好将针头部分打入，雕刻出直径约0.0055～0.0065mm的“半球孔”，由于雕刻间距为0.005mm，在各个“半球孔”之间自然形成通沟和“凸台”：

(3)雕好“半球孔”后的网雕版辊，按电镀常规进行酸洗、脱脂等工艺，然后在其表面涂一层7％聚乙烯醇酒精溶液，待溶液完全干燥后，用布抛光轮将通沟以上的聚乙烯醇薄膜去掉，再进行活化，之后镀镍(采用常规镀半亮镍配方)，形成“分墨柱”，“分墨柱”镍层厚度高于“半球孔”之间凸台顶平面0.002mm，且不能封住半球孔。

本发明在网雕版辊上涂覆光敏层的涂覆剂的配方为：

PVA：80g，十二烷基苯磺酸钠：3ml，重铬酸胺：125ml，

水或无水乙醇：1000ml，颜料：少许。

在网雕版辊上涂覆光敏层的工艺为：将上述溶液静置24小时后，涂覆于网雕版上，可多次涂复，达到光敏层高于分墨柱0.002mm，并平整结膜即可放置阴暗干燥处备用。如保管得当，网雕版辊可以长期反复使用，其耐印数可达到上千万印。

在印刷实地实施直接印刷，其步骤为：

(1)在印刷实地，通过计算机光栅处理程序(RIP)实时处理完毕的点阵流数据控制紫外线激光管对网雕版辊进行曝光，曝光时聚焦光束直径在0.0055～0.0065mm之间。

(2)曝光后的网雕版辊使用下述配方的显影液进行显影，显影时可使用软毛刷不断刷去显影时崩解的残渣：

氯化钙(40°Be)：1000ml，乳酸：50ml

(3)显影完毕后在紫外光线下照射30秒以上坚膜，坚膜完毕后网雕版辊即可上机印刷。

为保证如此微小的“着墨孔”在印刷时顺利上墨，本发明在印刷时采用在“水墨分离”基础上用上墨辊压刮墨的方法上墨：采用轴向移动的匀墨辊从墨斗中提取均匀的一层油墨，通过传墨辊将墨传至上墨辊，上墨辊采用逆转、不同速转动的方法将墨压至版辊上的微小“着墨孔”内，逆转将墨擦净并将余墨传回至匀墨辊。

本发明的有益效果在于：

本发明通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，主要是卷筒平版胶印、照相凹印和雕版凹印技术的结合和改进，撷其所长，克其所短而产生的一种新印刷技术，这一技术能有效克服印刷网点变形，全面显现印刷灰阶，能将重复和套准偏差缩小到几个微米，实现直接印刷并进一步可发展到计算机控制下的实时印刷，突破了印刷技术继续向前发展的瓶颈，通过印刷完美实现印出小于0.005mm的“墨点”，其印刷精度、速度较现有各种印刷方式有大幅度提高而印刷成本则大幅降低。

附图说明

以下结合实施例及其附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明中铜基版上的“着墨孔”影像图。

图2是图1的纵切面结构示意图。

图3是本发明中在凸台上形成的“分墨柱”影像图。

图4是本发明中油墨在“着墨孔”上的影像图。

图5是完成的“着墨孔”局部俯视影像图。

图6是本发明中上墨系统简图。

图中：1.半球孔  2.通沟  3.分墨柱  4.凸台  5.网雕版辊  6.墨斗  7.匀墨辊  8.传墨辊9.上墨辊  10.刮墨刀

具体实施方式

本发明的核心是从印刷的“墨点”着手，实际上，如果印刷能够完美地体现每一个“墨点”，就能够完美地体现线、面和颜色。

如图1和图2所示，本发明将所有着墨孔的大小和间距做成一致，“着墨孔”由具有亲脂疏水特性的半球孔1、通沟2和具有亲水疏脂特性的分墨柱3三部分组成，从图中可以看到电雕的直径0.0060mm半球孔1，在间距0.005mm排列下形成的通沟2和凸台4。着墨孔的制作结合了胶印、凹印和网印的优点，从而保证了由着墨孔产生的印刷“墨点”，“单个不会丢，重叠不会糊”。本发明将“着墨孔”预先制好，形成网雕版辊，然后在网雕版辊上涂覆光敏层，再在印刷现场通过计算机光栅处理程序(RIP)实施实时曝光(阴图法)，显影坚膜后即可直接印刷。

本发明预制“着墨孔”构成网雕版辊的具体步骤为：

(1)首先选取结构用无缝钢管，经过精加工后在其表面镀上一层厚度为1mm左右的铜层，再磨、抛后达到镜面光洁，达到全轴同轴度≤0.002mm，圆跳动≤0.005mm的标准；

(2)在镀有铜层的无缝钢管表面印制内容区域，使用电雕机电雕半球孔1，电雕时选用菱形针，雕刻密度为5,080DPI，网角选取通用网角，控制其击打力度为刚好将针头部分打入，雕刻出直径约0.0055～0.0065mm的半球孔1，由于雕刻间距为0.005mm，在各个“半球孔”之间自然形成通沟2和凸台4，雕好后的网雕版辊表面“着墨孔”局部俯视如附图1所示(网角0°)。

(3)雕好“半球孔”后的网雕版辊，按电镀常规进行酸洗、脱脂等工艺，然后在其表面涂一层7％聚乙烯醇酒精溶液，待溶液完全干燥后，用布抛光轮将通沟2以上的聚乙烯醇薄膜去掉，再进行活化，之后镀镍(采用常规镀半亮镍配方)，形成分墨柱3，分墨柱3镍层厚度高于半球孔1之间凸台4的顶平面0.002mm，且不能封住半球孔，实际成形的“着墨孔”局部俯视如附图3影像图所示，电镀后表面经抛光后形成平面。

半球孔1和通沟2形成在网雕版辊的铜表面，而铜是良好的亲脂材料，有利于脂性油墨的附着；分墨柱3通过电镀镍形成，镍具有良好的亲水性，其所产生的张力作用，使油墨在分墨柱周围产生凹陷，能有效地控制糊版和飞墨现象的产生。图4影像图显示了受“分墨柱”张力影响，在“分墨柱”周围呈现出凹陷情况。

本发明中在网雕版辊上涂覆光敏层的涂覆剂的配方为：

PVA：80g，十二烷基苯磺酸钠：3ml，重铬酸胺：125ml，

水或无水乙醇：1000ml，颜料：少许。

涂覆工艺为：将上述溶液静置24小耐后，涂覆于网雕版上，可多次涂复，达到光敏层高于分墨柱0.002mm，并平整结膜即可放置阴暗干燥处备用。如保管得当，网雕版辊可以长期反复使用，其耐印数可达到上千万印。

在印刷实地实施直接印刷，其步骤为：

(1)在印刷实地，通过计算机光栅处理程序(RIP)实时处理完毕的点阵流数据控制紫外线激光管对网雕版辊进行曝光，曝光时聚焦光束直径在0.0055～0.0065mm之间。

(2)曝光后的网雕版辊在显影液中进行显影，显影液配方为：氯化钙(40°Be)：1000ml，乳酸：50ml，显影时可使用软毛刷不断刷去显影时崩解的残渣：

(3)显影完毕后在紫外光线下照射30秒以上坚膜。由于“分墨柱”的存在和上述光敏涂层，因此只要一个“着墨孔”未曝光面积超过60％，该“着墨孔”显影时其光敏层会在分墨柱之间全部崩解，而不到50％的部分，则不会崩解，坚膜达到未显影和部分显影的光敏层固化而封死“着墨孔”的标准，保证只有“着墨孔”才印刷墨点。坚膜完毕后网雕版辊即可上机印刷。

完成后的可以印刷的网雕版辊局部俯视图如附图5所示，具体由16×16＝256个墨点组成一个像素，在1M²满铺有40,000,000,000个墨点，可转移墨量为2.84毫升，并形成3微米厚的墨层。图上圆圈直径仅有0.14mm，本技术可在实际中用印刷完美印出这样的图形。

为保证如此微小的“着墨孔”在印刷时顺利上墨，本发明在印刷时采用在“水墨分离”基础上用上墨辊压刮墨的方法上墨。

具体方法参见图6。与胶印一样，采用轴向移动的匀墨辊7从墨斗6中提取均匀的一层油墨，通过传墨辊8将墨传至上墨辊9，上墨辊采用逆转、不同速转动的方法将墨压至版辊上的微小“着墨孔”内，最接近印刷的上墨辊如同雕版凹印一样逆转并通过刮墨刀10刮抹将墨擦净并将余墨传回至匀墨辊7。在此，网雕版辊5是主动辊，通过齿轮将动力传至离印刷最远的上墨辊9，选择适当的传动比，使最远的上墨辊转速较网雕版辊快，从而产生向前的力，此“力”与上墨辊对网雕版辊的压力相结合，产生对“墨”的推挤力，与该辊结合的另一上墨辊，与网雕版辊逆向转动，对油墨产生压挤力，而下一上墨辊与网雕版辊旋转方向同向同速，起到修饰和调整墨层厚度的作用。三根匀墨辊7，从墨斗6算起，第一根上墨，第二根轴向晃动匀墨，第三根在传墨辊8的作用下，调整墨量。

为保证这样小的“着墨孔”能将油墨完全转移到印刷介质上，采用静电转移的方法，具体而言，就是将网雕版辊接地，而将压力辊适当接一90至160V的电压，从而使压印线上的油墨由于静电作用，带有相反电荷的油墨基本是全部转移到印刷介质上。

将“着墨孔”由照相凹印电雕机雕出，其位置间距为0.005mm，角度则按照相凹印常规网角由电雕机给出，由于“着墨孔”实际转移的墨点大小为0.005mm左右，如设灰阶＝256，可算出这样的墨点达到的印刷精度为318线。由于“着墨孔”的定性，因此使用本技术印刷的彩印成品，其精度固定为318线。由此“着墨孔”转移到印刷介质上的墨点也是一致的，由于转移条件的一致性，相对降低了转移技术的难度，同时使预先制好“着墨孔”成为可能。在这样的水平下，体现的墨点直径为0.005mm，能印出只有0.0071mm粗细的线条，每平方英寸显现25,806,400个像素，完全满足体现高档数码相机水平的要求。

本发明所制作出的实际样品达到了350线精度，从最小的不到0.005mm的墨点至100％满铺墨全部印刷显现，可以说样品证明本发明从理论到实际都是可行的。这一技术能有效克服印刷网点变形，能全面显现印刷灰阶，能将重复和套准偏差缩小到几个微米，能实现直接印刷并进一步可发展到计算机控制下的实时印刷，能大幅度降低印刷成本，可以说在实验阶段本发明已取得了本行业的突破性成果，使印刷水平达到了新的高度。

Claims (8)

1、一种通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：先预制大小一致，间距一致并赋予网角的着墨孔构成网雕版辊，然后在网雕版辊上涂覆光敏层，再在印刷现场通过计算机光栅处理程序实施实时曝光，完成后立即显影坚膜，接着开始直接印刷；印刷时采用上墨辊压刮墨的上墨方法和静电转移墨点，印刷成极小墨点。

2、如权利要求1所述的通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：所述着墨孔由三个部分组成，分别是具有亲脂疏水特性的半球孔、通沟和具有亲水疏脂特性的分墨柱；其预制着墨孔构成网雕版辊的具体步骤为：

(1)首先选取结构用无缝钢管，经过精加工后在其表面镀上一层厚度为1mm的铜层，再磨、抛后达到镜面光洁；

(2)在镀有铜层的无缝钢管表面印制内容区域，使用电雕机电雕半球孔，电雕时选用菱形针，雕刻密度为5,080DPI，网角选取通用网角，控制其击打力度为刚好将针头部分打入，雕刻出直径约0.0055～0.0065mm的半球孔，在各个半球孔之间自然形成通沟和凸台；

(3)将雕好半球孔后的网雕版辊，按电镀常规进行酸洗、脱脂等工艺，然后在其表面涂一层7％聚乙烯醇酒精溶液，待溶液完全干燥后，用布抛光轮将通沟以上的聚乙烯醇薄膜去掉，再进行活化，之后在半球孔之间的凸台上镀镍，形成分墨柱。

3、如权利要求2所述的通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：所选取结构用无缝钢管经过精加工后的全轴同轴度≤0.002mm，圆跳动≤0.005mm。

4、如权利要求2所述的通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：形成分墨柱的镍层厚度高于半球孔之间凸台顶平面0.002mm，且不能封住半球孔。

5、如权利要求1所述的通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：在网雕版辊上涂覆光敏层的涂覆剂的配方为：

PVA                      80g

十二烷基苯磺酸钠         3ml

重铬酸胺                 125ml

水或无水乙醇             1000ml

颜料                     少许

在网雕版辊上涂覆光敏层的工艺为：将上述溶液静置24小时后，涂覆于网雕版辊上，可多次涂覆，达到光敏层高于分墨柱0.002mm，并平整结膜即可放置阴暗干燥处备用。

6、如权利要求1所述的通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：在印刷现场实施直接印刷的步骤为：

(1)在印刷实地，通过计算机光栅处理程序实时处理完毕的点阵流数据控制紫外线激光管对网雕版辊进行曝光，曝光时聚焦光束直径在0.0055～0.0065mm之间；

(2)曝光后的网雕版辊使用下述配方的显影液进行显影：

氯化钙(40°Be)：1000ml，                       乳酸：50ml；

(3)显影完毕后在紫外光线下照射30秒以上坚膜，坚膜完毕后网雕版辊即可上机印刷。

7、如权利要求1所述的通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：采用在水墨分离基础上用上墨辊压刮墨的方法上墨，轴向移动的匀墨辊从墨斗中提取均匀的一层油墨，通过传墨辊将墨传至上墨辊，上墨辊采用逆转、不同速转动的方法将墨压至版辊上的微小着墨孔内，逆转将墨擦净并将余墨传回至匀墨辊。

8、如权利要求1所述的通过预制微点网雕版实现直接印刷的方法，其特征在于：利用静电实现油墨从网雕版辊到印刷介质的转移。

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